【摘 要】
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焊接制造技术是工业生产过程中非常重要的一部分,是衡量工业化水平的重要指标,使用工业焊缝机器人来提高焊接生产的效率是未来的一个趋势。使用机器视觉来引导工业机器人焊接已经达到了很高的关注度。用于焊缝定位的结构光视觉传感器具有非接触和快速检测等优点。根据实际研究发现,目前基于视觉的焊缝检测系统存在实时性低、普适性不足等缺点,特别是由于焊接材料表面光滑,具有较高的反射效应,使得焊缝特征不明显,使得工业焊接
【基金项目】
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吉林省科技发展计划项目:《自动焊接机器人主动视觉引导系统研究与开发》(20200401118GX)
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焊接制造技术是工业生产过程中非常重要的一部分,是衡量工业化水平的重要指标,使用工业焊缝机器人来提高焊接生产的效率是未来的一个趋势。使用机器视觉来引导工业机器人焊接已经达到了很高的关注度。用于焊缝定位的结构光视觉传感器具有非接触和快速检测等优点。根据实际研究发现,目前基于视觉的焊缝检测系统存在实时性低、普适性不足等缺点,特别是由于焊接材料表面光滑,具有较高的反射效应,使得焊缝特征不明显,使得工业焊接机器人定位精度不足,焊接效果不稳定。首先,完成焊缝图像特征识别与提取平台的设计与搭建和主要部件的选型。依据三角测量原理选取最优测量方式,基于线结构光视觉设计,选择合适的焊缝定位传感器,并完成视觉系统对焊接平台的主要部件选型。选用安装搭建方式固定工业相机与线性激光发生器的位置关系,完成了结构光视觉平台的设计与搭建。其次,为了提取焊缝图像特征信息,通过研究分析不同的图像处理方法,简化预处理流程。提出基于PSPnet网络的焊缝图像处理算法对焊缝图像进行预处理,使用采集到的四种典型焊缝的原始图像,完成数据集制作,并训练PSPnet网络模型,完成了焊缝图像分割处理,提取出清晰的结构光条纹图像。然后,针对焊缝图像特征点提取方法进行了研究。通过分析比较不同的图像中心提取算法,确定Steger算法提取结构光条纹中心线;根据T型焊缝、V型焊缝、搭接焊缝、对接焊缝的焊缝图像特点,提出用Center Net网络进行四种典型焊缝的特征点识别与提取,对比传统的特征点识别算法的识别精度与提取速度,本文所用的Center Net算法,在求得焊缝特征点的同时,还拥有不俗的图像处理效率。最后,根据本文研究的内容完成实验系统的设计与调试,并通过多组焊缝识别的提取结果与验证集中的标准点进行对比。最终实验结果表明,像素坐标X轴的平均误差为0.877pixel,Y轴的平均误差为0.705pixel.
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